CSMACA和CSMACD协议(整理).docx

1、引言在LAN中，站点检测其他站点在干什么，从而相应的调整自己的动作。网路站点侦听载波是否存在并执行相应动作的协议，被称为载波侦听协议。在有线以太网中所使用的MAC方法是带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）。CSMA/CD协议是对ALOHA协议的改进，它确保网络节点在侦听信道忙时不会有新站点同时发送数据，而在无线局域网中使用的MAC协议是带冲突避免的载波侦听多路访问CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）。载波侦听多路接入方法又称为“先听后说”方法。它是 ALOHA协议的一种改进型。其基本思想是：每个站在发送数据前，先侦听信道上有无其它站正在发送信息。如果信道空闲，则发送数据；否则(信道忙)暂不发送，退避一段时问后再尝试。CSMA是载波检测(侦听)多路访问.它检测其他站的活动情况,据此调整自己的行为.分为以下几类:1、持续 CSMA(1-persistent CSMA)：当信道忙或发生冲突时,要发送帧的站,不断持续侦听,一有空闲,便可发送. 其中,长的传播延迟和同时发送帧,会导致多次冲突,降低系统性能.2、非持续CSMA: 它并不持续侦听信道,而是在冲突时,等待随机的一段时间。它有更好的信道利用率，但导致更长延迟.3、p-持续CSMA：它应用于分槽信道,按照P概率发送帧。即信道空闲时,这个时槽,欲发送的站P概率发送,Q=1-P概率不发送，若不发送，下一时间槽仍空闲,同理进行发送，若信道忙,则等待下一时槽,若冲动,则等待随机的一段时间,重新开始。以上都是对ALOHA的改进。当信道忙时,所有站都不传输帧。IEEE 802.3以太网 CSMA/CD所采用的是1-坚持退避CSMA/CD。在无线局域网IEEE802.ll标准中MAC层采用CSMA/CA。2、CSMA/CD 协议简介2.1、CSMA/CD概述在以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）即载波监听、多路访问/冲突检测方法。CSMA/CD是一种争用型的介质访问控制协议。它起源于美国夏威夷大学开发的ALOHA网所采用的争用型协议，并进行了改进，使之具有比ALOHA协议更高的介质利用率。另一个改进是，对于每一个站而言，一旦它检测到有冲突，它就放弃它当前的传送任务。换句话说，如果两个站都检测到信道是空闲的，并且同时开始传送数据，则它们几乎立刻就会检测到有冲突发生。它们不应该再继续传送它们的帧，因为这样只会产生垃圾而已；相反一旦检测到冲突之后，它们应该立即停止传送数据。快速地终止被损坏的帧可以节省时间和带宽。　　CSMA/CD控制方式的优点是：　　原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。2.2、CSMA/CD的原理以及控制规程CSMA/CD应用在OSI参考模型的数据链路层它的工作原理是: 发送数据前先监听信道是否空闲 ,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试.　　CSMA/CD控制规程：规程控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理（1）侦听：通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。若“闲”，则按照一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。（2）发送：当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。（3）检测：数据发送后，也可能发生数据碰撞。因此，要对数据边发送，边接收，以判断是否冲突了。（4）冲突处理：当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：侦听中发现线路忙若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。发送过程中发现数据碰撞若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送（方法同①）。（5）控制流程图（如下）（6）CSMA控制规程的特征①简单②具有广播功能③平均带宽： f = F / n④绝对平等，无优先级⑤低负荷高效，高负荷低效⑥延时时间不可预测⑦传输速率与传输距